COVID-19의 잠재적 약물 화합물을 찾는 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 서밋
COVID-19의 잠재적 약물 화합물을 찾는 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 서밋
  • 문소영 기자
  • 승인 2020.04.06 14:47
  • 댓글 0
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[퓨처타임즈=문소영 기자] COVID-19의 잠재적 약물 화합물을 찾는 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 서밋 (Summit) 연구팀은 코로나바이러스의 주요 "스파이크(spike)"단백질에 결합할 가능성이 가장 높은 화합물을 선별하기 위해 8,000개가 넘는 화합물을 시뮬레이션하여 호스트 세포를 감염시킬 수 없게 했다. 그들은 바이러스의 실험 연구에서 가치가 있을 수 있는 관심있는 화합물로 평가했다.

오크리지국립연구소(ORNL)의 연구원들은 세계에서 가장 빠르고 강력한 슈퍼컴퓨터인 서밋 (Summit)을 사용하여 SARS-CoV-2 코로나바이러스와의 싸움에서 추가 연구가 필요한 77개의 소분자 약물 화합물을 확인했다.

 

올해 초 중국 연구원들이 바이러스를 시퀀싱 할 때, 2003년 26개국으로 확산된 SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome)와 동일한 메커니즘 중 하나에 의해 신체에 감염된다는 사실을 발견했다. 두 바이러스의 유사성 구조와 숙주 세포로의 진입점은 ORNL에서이 최신의 새로운 연구를 촉진시켰다.

 

ORNL의 분자생물물리센터 소장인 제레미 스미스(Jeremy Smith) 박사는 두 바이러스가 같은 방식으로 세포에 "도킹"될 수 있다는 가정에서 일했다. 연구원인 미콜라스 스미스(Micholas Smith)는 최근 구조 연구를 기반으로 코로나바이러스 스파이크 단백질 (S-단백질이라고도 함)의 컴퓨터모델을 구축했다.

Summit에서 계산 시간이 주어지면, 미콜라스 스미스(Micholas Smith)는 분자역학 시뮬레이션을 수행하여 단백질에서 원자와 입자의 움직임을 분석했다. 그는 코로나바이러스의 S-단백질 스파이크에 도킹하는 다른 화합물을 시뮬레이션하여 스파이크가 사람 세포에 달라붙는 것을 막을 수 있는지 확인했다.

 

미콜라스 스미스(Micholas Smith)는“Summit을 사용하여 S-단백질 스파이크에 결합할 가능성과 관련된 일련의 기준에 따라 이들 화합물의 순위를 매겼다.

 

연구팀은 약물 및 천연 화합물과 같은 77개의 소분자 화합물이 추가적인 실험 테스트에 가치가 있을 것으로 생각되는 것을 발견했다. 이러한 시뮬레이션 동안, 화합물은 인간 세포로의 진입에 중요한 스파이크 영역에 결합하여 감염 과정을 방해할 수 있다.

 

"Summit은 우리가 필요로 하는 시뮬레이션 결과를 신속하게 얻기 위해 필요했다. 일반컴퓨터에서 몇 달이 걸렸지만 하루나 이틀 걸렸다."라고 제레미 스미스(Jeremy Smith)는 말했다.

 

IBM은 Summit을 개발하여 2018년 6월 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터가 되었으며 최고 성능은 초당 200 페타 플롭 또는 초당 약 2십억 조에 달한다. 지구상의 모든 사람이 초당 한 번의 계산을 완료한 경우, Summit이 1초 안에 할 수 있는 일을 하는 데 전 세계 인구 305일이 소요된다. 이 기계는 매우 강력하여 매분마다 4,000 갤런의 냉수가 냉각시스템을 통해 펌핑되어 13메가와트 (MW)의 과도한 열을 방출해야 한다.

 

제레미 스미스(Jeremy Smith)는“우리의 결과가 우한 코로나바이러스에 대한 치료법을 찾았다는 의미는 아니다. "우리는 우리의 계산 결과가 미래의 연구에 정보를 제공하고 실험자들이 이들 화합물을 추가로 조사하는 데 사용할 프레임 워크를 제공할 수 있기를 희망한다.

 

두 과학자는 이번 달에 발표된 바이러스 스파이크 단백질의 보다 정확한 모델을 기반으로 이번에는 정상(위 사진)을 사용하여 시뮬레이션을 다시 실행할 계획이다. 이 다음 계산 연구는 가장 많이 사용되는 화학 물질의 순위를 변경할 수 있다.

 

제레미 스미스(Jeremy Smith)는 계산 후 실험을 거쳐야 한다고 말했다. 전산 스크리닝은 유망한 실험 연구 후보자에게 본질적으로 "빛을 비추며"특정 화학 물질이 바이러스와 싸우는지를 확인하는 데 필수적이라고 그는 설명했다. 결과를 빠르게 얻으려면 Summit과 같은 강력한 슈퍼컴퓨터를 사용하는 것이 중요하다.


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